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大气湍流是一种气流的随机变化的运动。因此，大气湍流具有相当大的不确定性和随机性。据科学家们长期的观察研究，大气湍流的变化受到风速、云层、湿度、温度等大气相关条件的变化的影响。研究者指出，大气湍流的发生需要具备两个基本的物理条件：第一是动力学条件，就是当空气层中具有明显的风速切变的时候，第二是热力学条件，即空气层要有一定的不稳定度，其中最有利的产生条件就是上层空气温度要低于下层空气温度的对流条件。27661
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大气相干长度概念是1975年Fried等科学家在研究光学波前畸变和光学分辨率等光束在大气中传输问题时提出的一个概念。激光光束在湍流大气中传输到离发射端一定距离时，空间相干性退化，此时光束横截面上相位相干部分的距离，即为大气相干长度，我么用它来表示大气湍流的强弱。目前，国内外关于对大气相干长度的测量的方法有很多种，在这些方法中应用最为广泛的，就是差分像运动法，也就是本文中我们采用的测量方法，具体原理我们在第三章会做详细的描述。论文网
1国外发展现状
将差分法运用到大气相干长度的测量中最早是由Stock和Keller等人在1960年提出来的。在此基础上，Sarazin和Roddier都对这种方法理论产生了浓厚的兴趣，对其进行了深入的研究演算，并且成功的进一步完善了这种理论，并运用这种方法研制出了世界上第一台差分像运动（DIMM）大气相干长度系统，该系统曾被用与ESO（The European Southern Observatory）VLT（Very Large Telescope）的选址工作中，不仅在测量中取得令人满意的结果并且表现出不俗的拓展前景。此后差分法运用到大气相干长度的测量中这种理论被广泛的应用到各地大型天文台的选址工作中。
表1-1 ESO VLT所用DIMM技术参数
参数 值
望远镜口径 350mm
子瞳口径D 40mm
子孔径中心间距d 200mm
d/D 5
焦比 f/15
探测器 增强CCD
像元尺寸 0.87 0.87
图1-1 VLT的DIMM测试装置
在2000年，Charles Richey等人创造出世界上第一台差分像运动视宁度监测仪，并给出了对其理论的详细的分析，以及系统各类器件的选取等相关过程。该仪器实现了大气视宁度的实时监测。在2006年，Fumihiro Uraguchi等人研制的DIMM测量系统首次在Subaru观测站完成了测量实验，当时，人们已经认识到地面附近的大气湍流对测量系统的影响，所以，实验时，测量系统距离地面12米。下面为该系统的主要技术指标及实物图。
表1-2 差分像运动视宁度监测仪技术参数
望远镜 Meade LX200GPS 12”
子孔径个数
子孔径直径
子孔径间距
探测器类型
分辨率
曝光时间
数据实时处理系统
像素 双孔
7.4cm
20.5cm
WATEC Neptune 100,Consumer CCD
0.667” 0.667”
0.1-0.5ms,可视情况调整
Linux系统
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图1-2 测量系统实物图
表1-3系统主要参数
参数 值
子孔径 98mm
子孔径中心间距 240mm
分辨率 0.78
像元尺寸 9μm
望远镜焦距 2.8m
窗口大小 40（height） 100像素
曝光时间 6.1ms
统计量 6000
中心波长 500nm